DEPARTA DEPARTAMENTO MENTO DE ELÉCTRICA ELÉCTRICA ELECTRÓNICA ELECTRÓNICA
ASIGNATURA: ELECTRÓNICA DE POTENCIA TRABAJO PREPARATORIO No. 2
Tema Tema de la práctica: Parámetros característicos y
circuitos básicos e! recti"icaor co#tro!ao e
si!icio SCR Realizado por:
Gabrie! Guerra $aro! %oya E&i# Rorí'ue(
1) Consulta
)*) )*) Estr Estruc uctu tura ra i#te i#ter# r#aa e u# SCR+ SCR+ !os !os #o #omb mbre ress e !os !os term termi# i#a! a!es es y !a uti! uti!i ia a e este este is,ositi-o* Dibu.e !a cur-a característica /0I e! SCR y escriba e! e"ecto e !a corrie#te e com,uerta e# esta cur-a* E! SCR 1Recti"icaor Co#tro!ao e Si!icio2+ Es u# is,ositi-o semico#uctor e! ti,o Tiristor+ es ecir+ se co#stituye ,or tres termi#a!es: á#oo 1A2+ cátoo 1$2 y com,uerta 1G2*
Figura 1 Estructura interna de un SCR
E! SCR es uti!i(ao ,ara e! co#tro! e ,ote#cia e!3ctrica+ e co#ucci4# u#iireccio#a!5 6ue a! i'ua! 6ue u# ioo recti"icaor ,uee co#ucir u#a corrie#te e á#oo a cátoo e# ,o!ari(aci4# irecta y se com,orta como u# circuito abierto e# ,o!ari(aci4# i#-ersa ebio a !a a!ta resiste#cia 6ue ,rese#ta e# i#-erso* 1Ramire(+ 1Ramire(+ 78)72 )*7 Describa ci#co ,arámetros característicos característicos e e u# recti"icaor recti"icaor co#tro!ao co#tro!ao e si!icio* si!icio* Corriente de retención (IL): Es !a corrie#te mí#ima 1á#oo0cátoo2 6ue ebe 9aber .usto • es,u3s e retirar !a sea! e corrie#te e# !a com,uerta* Corriente Corriente de mantenimient mantenimiento o (IH): La corrie#te mí#ima 1á#oo0cátoo2 6ue ebe 9aber • ,ara ma#te#er e! SCR e#ce#io !ue'o e estar com,!etame#te com,!etame#te e#ce#io* Voltaje Voltaje pico reverso (VR!): E! má;imo -o!ta.e re-erse 6ue ,uee so,ortar e! SCR* • Corriente má"ima de disparo en compuerta (I#T!): La má;ima corrie#te DC e • is,aro 6ue so,orta e! SCR e# !a com,uerta ,ara e#ce#er!o*
Corriente m$nima de disparo en compuerta (I#T): La
•
corrie#te DC mí#ima re6ueria
,ara e#ce#er e! SCR* •
Voltaje m$nimo de disparo en compuerta (V#T): E!
-o!ta.e mí#imo e com,uerta a
cátoo re6uerio ,ara e#ce#er e! SCR )*< Co#su!te u# circuito ,ara !a meici4# e !a corrie#te e com,uerta 6ue ,rouce e! is,aro e! SCR* Para !a meici4# e !a corrie#te mí#ima e com,uerta+ uti!i(ar e! circuito 6ue se ibu.a e# !a si'uie#te "i'ura* Para e! cá!cu!o e !os com,o#e#tes se tom4 como re"ere#cia a! ma#ua! e! "abrica#te+ toma#o e# cue#ta 6ue ,or e! tiristor circu!ará u#a corrie#te ,or !o me#os )8 -eces !a corrie#te e ma#te#imie#to y 6ue ,or !a com,uerta circu!ará u#a corrie#te muy ,e6uea+ .usti"ica#o !os -a!ores e e!eme#tos usaos como se muestra e# !a "i'ura
Figura 2 Circuito para medición de la corriente de compuerta
Para ,oer meir e! -a!or rea! e !a corrie#te e com,uerta+ se a.ust4 e! ,ote#ci4metro R) a su má;imo -a!or+ se e#ce#i4 !a "ue#te y se -eri"ic4 6ue #o e;istiera "!u.o e corrie#te e# =Am,7+ e# ta#to e# =Am, "!uía# a,ro;imaame#te <8=A* U#a -e( 9ec9o esto+ R) se ismi#uye !e#tame#te e -a!or 9asta 6ue e! tiristor co#uce 1com,robá#ose meia#te =Am,7*2 E! -a!or e !a corrie#te circu!a#te e# !a com,uerta resu!t4 ser e <>=A* La resiste#cia meia e# e! arre'!o serie "ue e <<8 ?o9ms* Para com,robar: RG=
12 VCD
12 VCD
IG mín
35 μA
=
=342,81 k
Lo 6ue co#cuera co# !o es,erao* )*@ Co#su!te u# circuito ,ara meir !a corrie#te e ma#te#imie#to e u# SCR Para meir !a corrie#te e ma#te#imie#to e! SCR se ,uee uti!i(ar e! mismo circuito 6ue ,ara !a corrie#te e com,uerta co# !os cambios e 6ue se cambia !a resiste#cia e com,uerta ,ara "i.ar !a corrie#te a 8uA+ !a cua! ase'ura u# is,aro ,or com,uerta* Las resiste#cias R) y R7 se ca!cu!a# toa#o e# cue#ta 6ue ,or R) ebe circu!ar u#a corrie#te me#or a !a corrie#te mí#ima e ma#te#imie#to mie#tras 6ue ,or R7 !a corrie#te má;ima*
Too esto si'#i"ica 6ue e! -a!or e !a resiste#cia e car'a eberá estar e#tre @ y @8 ? o9ms ,ara ase'urar#os 6ue !a corrie#te e á#oo estará e#tro e !os -a!ores es,eraos ,ara !a corrie#te e ma#te#imie#to*
Figura 3 Circuito para medición de la corriente de mantenimiento
Para meir !a corrie#te e ma#te#imie#to+ se "i.4 R7 a su mí#imo -a!or+ ,ara ase'urar 6ue !a corrie#te a#4ica "uera mayor a !a má;ima corrie#te e ma#te#imie#to aa ,or e! "abrica#te+ y se is,ar4 e! tiristor cerra#o mome#tá#eame#te e! i#terru,tor mostrao e# !a "i'ura5 se obser-4 6ue e! tiristor cambi4 a co#ucci4# y se ma#tu-o e# ese estao* E! -a!or e !a corrie#te a#4ica era e a,ro;imaame#te mA+ como era e es,erarse+ e# ta#to RLB7?* E# estas co#icio#es+ e! tiristor estaba cebao* Poco a ,oco se "ue aume#ta#o e! -a!or e R7+ e# ta#to !a corrie#te e á#oo se reucía ,or esta causa* E! tiristor e.4 e co#ucir cua#o !a corrie#te e# =A era e a,ro;imaame#te 8*<mA5 ,or !o ta#to+ !a corrie#te e ma#te#imie#to e! tiristor 6ue estuiamos+ es !i'erame#te mayor a 8*<mA* %) &nálisis de Circuitos con CR
7*) Determi#e !a corrie#te 6ue circu!a ,or !a com,uerta e# e! circuito e !a "i'ura: i#terru,tor P)B)88$o9mios* Ra es u#a ,arte e !a resiste#cia P) 6ue corres,o#e a !a secci4# co#ectaa e#tre com,uerta y cátoo* a2 RaB8$o9mios+ b2 RaB>8$o9mios c2 RaB)8$o9mio* Su'ere#cia: E#cue#tre e! e6ui-a!e#te T9e-e#i# e#tre com,uerta y cátoo*
Figura 4 Diagrama Circuito 1
V P =120 √ 2 [ V ]
V Th=
V P 2
I G max= i
−V d =
120 √ 2 2
−0.7 =84,15 [ V ]
V TH Ra
V GK = 0 Ra
V TH
I Gmax
[k Ω]
[ V ]
[ mA ]
@*)>
)*8> )* *@7
8 >8 )8
7*7 Si !a corrie#te e ma#te#imie#to es >mA 6ue -a!or e R e car'a ,rouce !a "ro#tera e#tre e! estao e co#ucci4# y corte e! SCR e# e! circuito* I G max=
Ra=
V TH Ra
84,15 −3
5 × 10
Ra=16,83 [ k Ω ]
7*< Co#tro! e "ase* E! es6uema básico e u# recti"icaor co#tro!ao es e! 6ue se muestra e# !a "i'ura* C!asi"i6ue !os e!eme#tos 6ue "orma# e! circuito e ,ote#cia y !os e!eme#tos 6ue "orma# e! circuito e co#tro!*
'lementos de otencia • • •
Dioos: D)+ D7+ D<+ D@ Tiristor: ) Car'a
'lementos de Control • • • • •
UFT: 7 Resiste#cias: R)+ R7+ R<+ R@ Pote#ci4metro: P) Ca,acitor: C) Dioo: D>
7*@ Para e! circuito e co#tro! e "ase e o#a com,!eta Corrie#te y -o!ta.e ,romeio e# !a car'a •
() π
4
=¿ 108,03 V
V PR =
4 · 120 π
· sin ¿
I PR=764,5 mA
Corrie#te y -o!ta.e e"ica( e# !a car'a V RMS =120 V •
I RMS=850 mA
actor e ,ote#cia e! circuito recti"icaor I RMS∗ R 0,850 · 100 = =0.7877 fp= •
V RMS
120
•
Ri(ao e -o!ta.e e# e! co#e#saor y e corrie#te e# !a bobi#a V r =
I C
=14.16 mV
fC
) Realice la simulación de los circuitos * comprue+e sus respuestas Circuito 1
Figura 5 Simulación Circuito 1
Figura 6 Forma de onda Circuito 1
Circuito %
Figura 7 Simulación Circuito 2
,) re-untas: ./u0 dierencia e"iste entre la corriente de en-anc2e * la corriente de mantenimiento del CR3
La corrie#te e e#'a#c9e+ IL+ es !a corrie#te e! á#oo mí#ima re6ueria ,ara ma#te#er e! tiristor e# estao e co#ucci4# i#meiatame#te es,u3s e 6ue 9a sio acti-ao y se 9a retirao !a sea! e !a com,uerta* La corrie#te e ma#te#imie#to IH es !a corrie#te e! á#oo mí#ima ,ara ma#te#er e! tiristor e# estao e r3'ime# ,erma#e#te* Su i"ere#cia es: !a corrie#te e ma#te#imie#to es me#or 6ue !a corrie#te e e#'a#c9e*
'n 4u0 orden está la -anancia de corriente de un CR5 Como se estima este valor5
La corrie#te e! co!ector I C e u# tiristor se re!acio#a+ e# 'e#era!+ co# !a corrie#te e! emisor I E y !a corrie#te e "u'a e !a u#i4# co!ector0base I CO+ como: IC 6 I' 7 IC89 (1)
La 'a#a#cia e corrie#te e base comJ# se e"i#e como BICKIE* Para e! tra#sistor ) !a corrie#te e! emisor es !a corrie#te e! á#oo IA+ y !a corrie#te e! co!ector IC) se ,uee etermi#ar a ,artir e !a ecuaci4#:
IC1 6
I 7 IC891
1 &
o#e α) es !a 'a#a#cia e corrie#te y ICO) es !a corrie#te e "u'a ,ara )* E# "orma simi!ar ,ara e! tra#sistor 7+ !a corrie#te e! co!ector IC7 es: IC% 6
I 7 IC89%
%
o#e α7 es !a 'a#a#cia e corrie#te y ICO7 es !a corrie#te e "u'a corres,o#ie#te a 7* A! combi#ar IC) e IC7+ obte#emos: I& 6 IC1 7 IC% 6
I 7 IC891 7
1 &
I 7 IC89%
%
Pero ,ara u#a corrie#te e com,uerta i'ua! a IG+ I$BIAIG reso!-ie#o !a ecuaci4# a#terior e# "u#ci4# e IA obte#emos: I& 6
I 7IC8917IC89% ; 1< (
% #
1
7
%
)
.in órmula: 4u0 es el actor de potencia * la =istorsión &rmónica total3 >actor de otencia: es !a re!aci4# e#tre
!a e#er'ía 6ue se co#-ierte e# traba.o y !a e#er'ía e!3ctrica 6ue u# circuito o is,ositi-o se co#sume* E# otras ,a!abras: es e! cocie#te e#tre e! -o!ta.e tota! a,!icao a u# circuito y e! -o!ta.e e# !a ,arte resisti-a e! mismo* =istorsión &rmónica Total: Es !a re!aci4# e#tre
e! -a!or e"ica( e! tota! e !as com,o#e#tes arm4#icas y e! -a!or e"ica( corres,o#ie#te a !a com,o#e#te "u#ame#ta!* Es u#a meia e !a coi#cie#cia e "ormas e#tre u#a o#a y su com,o#e#te "u#ame#ta!* •
i la car-a es un motor =C .con 4u0 varia+les del motor se relacionan el voltaje *
corriente promedio? la corriente * voltaje eicaz3 ropulsores monoásicos para motores =C
De acuero co# Ras9i 1)>2+ si se co#ecta e! circuito e armaura+ e! motor c+ a !a sa!ia e! rectiMcaor mo#o"ásico co#tro!ao+ se ,uee -ariar !a te#si4# e armaura co# s4!o cambiar e! á#'u!o e retraso e! co#-ertior a* ComJ#me#te se co#ecta u# i#uctor sua-i(aor Lm e# serie co# e! circuito e armaura+ co# ta! e reucir !a com,o#e#te o#u!atoria e !a corrie#te a u#a ma'#itu ace,tab!e* Aemás+ a! circuito e cam,o tambi3# se !e co#ecta u# co#-ertior+ ,ara co#tro!ar !a corrie#te e cam,o ,or meio e !a -ariaci4# e! á#'u!o e retraso "* Para e!!o se ,uee uti!i(ar u# co#-ertior e meio ,ue#te o e ,ue#te com,!eto+ ,ero es ,re"erib!e u# co#-ertior com,!eto+ ya 6ue ,uee reucir !a corrie#te e cam,o muc9o más rá,io+ ebio a !a ca,acia e i#-ersi4# e te#si4#* ropulsores de convertidor completo monoásico
E# !a "i'ura se ,uee -er como !a te#si4# e armaura se 9ace -ariar ,or meio e u# co#-ertior e o#a com,!eta mo#o"ásico co#ectao a su circuito* Este ti,o e ,ro,u!sor ,uee traba.ar e# os cuara#tes y se !imita a a,!icacio#es e 9asta )> ?* E! co#-ertior e armaura a /a o / y ,ermite !a o,eraci4# e# e! ,rimer y cuarto cuara#te* Dura#te !a re'e#eraci4# ,ara !a i#-ersi4# e! "!u.o e ,ote#cia+ !a "uer(a co#tra e!ectromotri( e! motor se ,uee re-ertir si se i#-ierte !a e;citaci4# e cam,o* E! co#-ertior e! circuito e cam,o ,uee ser u# co#-ertior semicom,!eto+ com,!eto o ua!* La i#-ersi4# e !a armaura o e! cam,o ,ermite !a o,eraci4# e# e! se'u#o y tercer cuara#te* Co#ecta#o u# co#-ertior e o#a com,!eta mo#o"ásico e# e! circuito e armaura+ !a te#si4# ,romeio e armaura es: V α =
2 Vm
π
( cos α α ) para 0 ≤ α α ≤ π
Co# u# co#-ertior com,!eto mo#o"ásico e# e! circuito e cam,o+ !a ecuaci4# ,ara !a te#si4# ,romeio es: V f =
2 Vm
π
( cos α f ) para 0 ≤ α f ≤ π
8i+lio-ra$a5 •
• • •
%u9amma# H* Ras9i+ E!ectr4#ica e Pote#cia+ circuitos+ is,ositi-os y a,!icacio#es III eici4#+ 788@+ Pre#tice Ha!!* Hart D* %* E!ectr4#ica e ,ote#cia+ 7888+ Pre#tice Ha!! L4,e( *D+ E!ectr4#ica e ,ote#cia + 78)@ Guru+ * %a6ui#as E!ectricas y Tra#s"ormaores* OQORD
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